JP2009268077A - データを送信するシステム、データを送信する装置、およびデータのベクトルを受信する装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信機側において、変調シンボルを線形結合する代数的線形プリコーダを備えることによって、ダイバーシティ低下を克服する。すなわち、プリコーディングサイズと、送信ビーム形成されたMIMOチャネルのパラメータと、達成可能なダイバーシティ次数との間の関係を求める。受信機側において、代数的格子低減が、送信機において適合された線形プリコーダ構造と共に使用され、受信機の出力において目標ダイバーシティ次数が観察されることを保証しながら、受信機の複雑度がさらに低減される。
【選択図】図1
Description
行列VはNr×Nrユニタリ行列であり(V†V=I)、
行列ΔHは対角矩形Nt×Nr行列であり、その対角値は、大きさの降順にソートされたmin(Nt,Nr)特異値である。特異値はすべて従属非一様分布確率変数である。
Claims (26)
- 少なくとも2つの送信アンテナと、エラー訂正符号構造及び送信ビーム形成技法に従う符号化器(ENC)とを備える送信機から、
送信ビーム形成されたMIMOチャネルを介して、
少なくとも2つの受信アンテナと、前記エラー訂正符号構造に従って規定される復号器とを備える受信機に
データを送信するシステムであって、
前記符号化器(ENC)の符号化レートRc、前記送信ビーム形成されたMIMOチャネルのパラメータ、及び前記システムの目標ダイバーシティ次数は、互いに依存し合って選択されることを特徴とする、システム。 - 前記送信機(TRD)は、符号化ビットストリームを複数の変調シンボルから成る空間的ストリームに変換するデジタル変調器(MOD)を備え、
前記デジタル変調器(MOD)の出力はNs個の変調シンボル(Z(i))から成るベクトルであり、
前記送信機(TRD)は代数的線形プリコーダ(APL)をさらに備え、
前記代数的線形プリコーダのパラメータsはs≦Nsであることを確認するプリコーディングサイズと呼ばれ、
前記代数的線形プリコーダは、結合変調シンボルと呼ばれる、複数の変調シンボルから成る同じベクトル(Z)のs個の変調シンボル(Z(i))を互いに線形結合するように意図され、
前記代数的線形プリコーダは、前記送信ビーム形成されたMIMOチャネルを介する1回の送信に関連付けられる複数のプリコードされたシンボル(X(i))から成る出力ベクトル(X)を提供するように意図される
ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記置換行列P1は恒等行列に等しくなるように選択され、
前記置換行列P2は、
前記出力ベクトルの前記プリコードされたシンボル[X(1),X(Ns−s+2),…,X(Ns)]が、複数の変調シンボルから成る前記ベクトルの前記結合変調シンボル[Z(1),…,Z(s)]の線形結合となり、
前記出力ベクトルの他の前記プリコードされたシンボルが、非結合シンボルであると共に[X(2),…,X(Ns−s+1)]=[Z(s+1),…,Z(Ns)]を満たす
ように選択される、請求項3に記載のシステム。 - 前記受信機(RCV)は検出器(DET)を備え、前記検出器(DET)の出力は符号化ビットに対する推定値であり、
等価チャネルモデル(BIBOCH)が、前記デジタル変調器(MOD)と、前記送信ビーム形成されたMIMOチャネルと、前記検出器(DET)との集合によって規定され、
前記等価チャネルモデルの入力は符号化ビットであり、
前記等価チャネルモデルの出力は前記符号化ビットに対する軟推定値又は硬推定値のいずれかであり、
前記等価チャネルモデルは、前記受信機において、入れ子ブロックフェージングチャネル(NBFCH)を備えるものとみなされ、
前記入れ子ブロックフェージングチャネル(NBFCH)の数学モデルは、複数のブロックの連結を含み、
前記入れ子ブロックフェージングチャネル(NBFCH)の数学モデルは、
空間的ストリームの数Ns≦min(Nt,Nr)と、
送信アンテナの数Ntと、
受信アンテナの数Nrと、
各ブロックの等価チャネル係数に関連付けられるダイバーシティ次数の集合D={NtNr,(Nt−1)(Nr−1),…,(Nt−Ns+s)(Nr−Ns+s)}と、
ブロックの長さの集合
の5つパラメータを有し、
連結されたブロックの数はNsに等しく、
各ブロックの長さLB(i)は、i番目の空間的ストリームに関連付けられる変調シンボル当たりのビット数から導出され、
i番目のブロックに関連付けられるフェージング確率変数は、D(i)個の独立確率変数から成る部分集合Σ(i)の結合によって規定され、ここで、整数値D(i)≦NtNrであり、
これによって、Σ(i+1)⊂Σ(i)となり、これは、∀i<j,D(i)≧D(j)であることを意味し、
D(1)=NtNrが最高ダイバーシティ次数を有すると仮定すると、前記符号化器(ENC)の前記符号化レート(Rc)と、前記入れ子ブロックフェージングチャネル(NBFCH)の前記5つのパラメータ(Ns,Nt,Nr,D,LB)と、前記プリコーディングサイズsと、前記システムの前記達成可能な目標ダイバーシティ次数δとは、以下の関係によって関連付けられ、
ことを特徴とする、請求項2〜4のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記受信機(RCV)は検出器(DET)を備え、
前記検出器(DET)の出力は、符号化ビットに対する推定値であり、
前記検出器(DET)は、
受信ベクトル(Y)によって搬送される変調シンボル(Z(i))から成るベクトル(Z)の前記s個の結合変調シンボルに関連付けられる前記符号化ビットを推定するように意図される第1の検出器ブロック(DET1)と、
複数の変調シンボルから成る前記ベクトル(Z)の前記Ns−s個の非結合変調シンボルに関連付けられる前記符号化ビットを推定するように意図される第2の検出器ブロック(DET2)と
を備えることを特徴とする、請求項2〜8のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記第1の検出器ブロック(DET1)上の前記出力推定値は、前記第2の検出器ブロック(DET2)上の前記出力推定値とは独立に得られることを特徴とする、請求項9に記載のシステム。
- 前記第1の検出器(DET1)は軟出力推定値を提供し、
s個の結合シンボルに関連付けられる符号化ビットに対する前記軟出力推定値は、事前確率(π(cj))を考慮に入れ、
前記事前確率(π(cj))は、前記s個の結合変調シンボルの符号化ビットに関連付けられ、
前記事前確率(π(cj))は、前記復号器(DEC)の前記出力によって得られる
ことを特徴とする、請求項10に記載のシステム。 - 前記第2の検出器(DET2)は、前記Ns−s個の非結合シンボルのNs−s回の独立した検出を処理することを特徴とする、請求項11に記載のシステム。
- 前記第1の検出器ブロック(DET1)は、前記代数的線形プリコーダ(ALP)によってもたらされる前記ダイバーシティ次数を復元することを可能にすることを特徴とする、請求項9〜12のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第2の検出器ブロック(DET2)は、軟出力推定値又は硬出力推定値のいずれかを提供する線形検出器であることを特徴とする、請求項9〜14のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第2の検出器(DET2)は軟出力推定値を提供し、
Ns−s個の非結合シンボルに関連付けられる符号化ビットに対する前記軟出力推定値は、事前確率(π(cj))を考慮に入れ、
前記事前確率(π(cj))は、前記Ns−s個の非結合変調シンボルの符号化ビットに関連付けられ、
前記事前確率(π(cj))は、前記復号器(DEC)の前記出力によって得られる
ことを特徴とする、請求項15に記載のシステム。 - 前記受信機において受信されるベクトルYは以下の式によって与えられ、
UはNt×Nt且つユニタリであり、
VはNr×Nrユニタリ行列であり、
ΔHは対角矩形Nt×Nr行列であり、その対角値は大きさの降順にソートされる従属非同一分布確率変数であり、
ビーム形成行列Tは、行列U†の最初のNs個の行から構築されるNs×Nt行列であり、
行列U†は前記行列Uの転置共役であり、
前記ベクトルN及びN2は白色ガウス雑音ベクトルであり、
前記受信ベクトルは以下の式によって与えられることを特徴とし、
Z=[Z’;Z”]は複数の変調シンボルから成るベクトルであり、
D及びD’はいずれもs×s対角矩形行列であり、
N’及びN”は共に雑音ベクトルであり、
前記システムは、
前記第1の検出器ブロック(DET1)が、Z’S’D+N’の、Z’に関連付けられる前記符号化ビットに対する推定値への変換を計算し、
前記第2の検出器ブロック(DET2)が、Z”D’+N”の、Z”に関連付けられる前記符号化ビットに対する推定値への変換を計算する
ことを特徴とする、請求項13に記載のシステム。 - 前記s×s行列DはD=ΩΨΦによって分解され、
ここで、
行列ΩはS’Ω=TuS’となるようなs×s対角行列であり、
Tuはs×s基底変換行列であってそのエントリは複素整数であり、
前記対角s×s行列Ψは正の実数の対角成分を有し、
前記対角s×s行列Φは、絶対値が単一である複数の複素成分を有し、
前記受信機において行列Ωは前記システムの前記パフォーマンスを最適化するように選択され、
前記受信信号YV†は以下の式によって与えられる行列Fによってフィルタリングされ、
Iは恒等行列であり、
前記第1の検出器ブロック(DET1)は、ベクトルZ’Tu+N’Φ†Ψ-1S’†の、Z’に関連付けられる前記符号化ビットに対する硬推定値又は軟推定値のいずれかへの変換を計算し、
前記第2の検出器ブロック(DET2)は、Z”D’+N”の、Z”に関連付けられる前記符号化ビットに対する硬推定値又は軟推定値のいずれかへの変換を計算する
ことを特徴とする、請求項17に記載のシステム。 - 前記送信機(TRD)はビットインタリーバ(INT)を備え、
前記受信機(RCV)はデインタリーバ(DINT)を備え、
前記ビットインタリーバ(INT)は、関連付けられる前記復号器(DEC)の前記出力における前記パフォーマンスが前記達成可能な目標ダイバーシティ次数を示すことを確実にするために、前記エラー訂正符号構造に従って設計される
ことを特徴とする、請求項1〜18のいずれか一項に記載のシステム。 - 送信ビーム形成されたMIMOチャネルを介して、少なくとも2つの受信アンテナを備える受信機にデータを送信する装置であって、
前記装置(TRD)は、
少なくとも2つの送信アンテナと、
エラー訂正符号構造及び送信ビーム形成技法に従う符号化器(ENC)と、
符号化ビットストリームを複数の変調シンボルから成る空間的ストリームに変換するデジタル変調器(MOD)と
を備え、
前記デジタル変調器(MOD)の出力はNs個の変調シンボル(Z(i))から成るベクトルであり、
前記受信機(RCV)は、前記エラー訂正符号構造に従って規定される復号器(DEC)を備える
装置において、
前記装置は代数的線形プリコーダ(APL)をさらに備え、
前記代数的線形プリコーダ(APL)のパラメータsはs≦Nsであることを確認するプリコーディングサイズと呼ばれ、
前記代数的線形プリコーダ(APL)は、結合変調シンボルと呼ばれる、複数の変調シンボルから成る同じベクトル(Z)のs個の変調シンボル(Z(i))を互いに線形結合するように意図され、
前記代数的線形プリコーダ(APL)は、前記送信ビーム形成されたMIMOチャネルを介する1回の送信に関連付けられる複数のプリコードされたシンボル(X(i))から成る出力ベクトル(X)を提供するように意図される
ことを特徴とする、装置。 - 前記置換行列P1は恒等行列に等しく、
前記置換行列P2は、
出力ベクトル(X)の前記プリコードされたシンボル[X(1),X(Ns−s+2),…,X(Ns)]が、複数の変調シンボルから成る前記ベクトル(Z)の前記結合変調シンボル[Z(1),…,Z(s)]の線形結合となり、
前記出力ベクトル(X)の他の前記プリコードされたシンボルが、[X(2),…,X(Ns−s+1)]=[Z(s+1),…,Z(Ns)]を満たす
ように選択される
ことを特徴とする、請求項21に記載の装置。 - Nt≧2個の送信アンテナを備える送信機から、送信ビーム形成されたMIMOチャネルを介してデータのベクトル(Y)を受信する装置であって、
前記装置(RCV)は、Nr≧2個の受信アンテナと、前記エラー訂正符号構造に従って規定される復号器(DEC)と、検出器(DET)とを備え、
前記検出器(DET)の出力は符号化ビットに対する推定値であり、
前記受信ベクトル(Y)のs個の成分は、送信されるNs個の変調シンボルから成る同じベクトル(Z)のいくつかの変調シンボルの線形結合であり、
sはs≦Nsであることを確認する整数値である
装置において、
前記検出器(DET)は、
前記s個の線形結合に含まれる、前記受信データベクトル(Y)によって搬送される複数の変調シンボルから成る前記ベクトル(Z)の前記変調シンボルに関連付けられる前記符号化ビットを推定するように意図される第1の検出器ブロック(DET1)と、
前記線形結合に含まれない、複数の変調シンボルから成る前記ベクトル(Z)の前記変調シンボルに関連付けられる前記符号化ビットを推定するように意図される第2の検出器ブロック(DET2)と
を備えることを特徴とする、装置。 - 変調シンボルの線形結合は代数的線形プリコーダ(ALP)によって前記送信機側において得られ、
前記第1の検出器ブロック(DET1)は、前記代数的線形プリコーダ(ALP)によってもたらされる前記ダイバーシティ次数を復元することを可能とし、
前記第2の検出ブロック(DET2)は、軟出力推定値又は硬出力推定値のいずれかを提供する線形検出器であることを特徴とする、請求項23に記載の装置。 - 前記受信されるベクトルYは以下の式によって与えられることを特徴とし、
前記チャネルの前記行列HはH=UΔHVと書かれ、
行列UはNt×Nt且つユニタリであり、
行列VはNr×Nrユニタリ行列であり、
行列ΔHは対角矩形Nt×Nr行列であり、その対角値は大きさの降順にソートされる従属非同一分布確率変数であり
ビーム形成行列Tは、行列U†の最初のNs個の行から構築されるNs×Nt行列であり、
行列U†は前記行列Uの転置共役であり、前記ベクトルN及びN2は白色ガウス雑音ベクトルであり、
前記受信ベクトルは以下の式によって与えられることを特徴とし、
Z=[Z’;Z”]は複数の変調シンボルから成るベクトルであり、
D及びD’はいずれもs×s対角矩形行列であり、
N’及びN”はいずれも雑音ベクトルであり、
前記システムは、
前記第1の検出器ブロック(DET1)が、Z’S’D+N’の、Z’に関連付けられる前記符号化ビットに対する推定値への変換を計算し、
前記第2の検出器ブロック(DET2)が、Z”D’+N”の、Z”に関連付けられる前記符号化ビットに対する推定値への変換を計算する
ことを特徴とする、請求項24に記載の装置。 - 前記s×s行列DはD=ΩΨΦによって分解され、
ここで、
ΩはS’Ω=TuS’となるようなs×s対角行列であり、
Tuはs×s基底変換行列であってそのエントリは複素整数であり、
対角s×s行列Ψは正の実数の対角成分を有し、
対角s×s行列Φは絶対値が単一である複数の複素成分を有し、
前記受信機において、行列Ωは前記システムの前記パフォーマンスを最適化するように選択され、
前記受信信号YV†は以下の式によって与えられる行列Fによってフィルタリングされ、
Iは恒等行列であり、
前記第1の検出器(DET1)は、ベクトルZ’Tu+N’Φ†Ψ-1S’†を、Z’に関連付けられる前記符号化ビットに対する硬推定値又は軟推定値のいずれかへ変換し、
前記第2の検出器(DET2)は、Z”D’+N”を、Z”に関連付けられる前記符号化ビットに対する硬推定値又は軟推定値のいずれかへ変換する
ことを特徴とする、請求項25に記載のシステム。
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